(57)【要約】      （修正有）【課題】車輪側回転部材が旋回荷重、軸線直角方向の力、曲げモーメントなどのハブ荷重を受ける場合であっても、減速部内部の変形を抑制することができるインホイールモータ駆動装置を提供する。【解決手段】インホイールモータ駆動装置２１のサイクロイド減速部Ｂにおいて、車輪側回転部材２８と結合し、公転部材に設けられた複数の孔を貫通して延びる複数の内側係合部材と、複数の内側係合部材を相互に連結する連結部、および該連結部から延びモータ側回転部材の外周部を取り囲む筒状部を有する補強部材と、補強部材の筒状部とモータ側回転部材との間に設けられた軸受とを有する。そして軸受は、正常運転時には無負荷状態となり、減速部の変形量が過大になる異常運転時には回転軸線直角方向に変位した筒状部から与えられる偏荷重を相対回転自在に支持するタッチダウン軸受である。【選択図】図１
2010255713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、前記モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、前記車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備え、
前記減速部は、前記車輪側回転部材の一端側と同軸に突き合わせて配置された前記モータ側回転部材の一端側に、該モータ側回転部材の回転軸線から偏心して結合した円盤形状の偏心部材と、
内周が前記偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、前記モータ側回転部材の回転に伴って前記回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、
前記公転部材の外周部に係合して前記公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、
前記車輪側回転部材の一端側と結合し、前記公転部材に設けられた複数の孔を貫通して延びる複数の内側係合部材と、
前記複数の内側係合部材を相互に連結する連結部、および該連結部から延び前記モータ側回転部材の外周部を取り囲む筒状部を有する補強部材と、
前記補強部材の筒状部と前記モータ側回転部材との間に設けられた軸受とを有し、
前記軸受は、正常運転時には無負荷状態となり、前記減速部の変形量が過大になる異常運転時には回転軸線直角方向に変位した前記筒状部から与えられる偏荷重を相対回転自在に支持するタッチダウン軸受である、インホイールモータ駆動装置。
【請求項２】
前記タッチダウン軸受は、前記補強部材の筒状部を外輪とし、前記モータ側回転部材を内輪とし、転動体としてころを用いたころ軸受である、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項３】
前記タッチダウン軸受は、前記モータ側回転部材の外周に固定された内輪と、前記補強部材に固定された外輪と、これら内外輪間に配置された転動体とを有する転がり軸受である、請求項１に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項４】
前記タッチダウン軸受は針状ころ軸受である、請求項２または３に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項５】
前記針状ころ軸受のころは、クラウニング付きである、請求項４に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項６】
前記外輪の外輪軌道面の直径をＤoとし、前記内輪の内輪軌道面の直径をＤiとし、前記転動体直径をｄとして、
（Ｄo−Ｄi）−２ｄ＞０を満足する、請求項２〜５のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項７】
前記タッチダウン軸受の隙間をαとして、
α＝（Ｄo−Ｄi）−２ｄ＞０を満足し、
前記隙間αは、前記車輪ハブに０．３未満の旋回加速度が作用するときに前記筒状部の偏荷重を支持せず、前記車輪ハブに０．３以上の旋回加速度が作用するときに前記筒状部の偏荷重を支持する境界値である、請求項６に記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項８】
前記モータ側回転部材の近傍に配置されたオイルポンプをさらに備え、前記補強部材の筒状部は、前記オイルポンプのロータとして機能する、請求項１〜７のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【請求項９】
前記モータ側回転部材は、軸線方向に延びる潤滑油路と、この潤滑油路から前記タッチダウン軸受に向かって径方向に延びる潤滑油供給油路とを有する、請求項１〜８のいずれかに記載のインホイールモータ駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の動力源として用いられ、電動モータの出力軸と車輪のハブとを減速機を介して連結したインホイールモータ駆動装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のサイクロイド減速機およびインホイールモータ駆動装置は、例えば、特開２００８−２０７５８５号公報（特許文献１）に記載されている。特許文献１に記載されているインホイールモータ駆動装置は、モータ部と、このモータ部のモータ側回転部材から駆動力を入力されて回転数を減速して車輪側に出力する減速部と、減速部の出力軸に相当する車輪側回転部材とロードホイールとを相互に結合する車輪ハブとが同軸かつ直列に配列されている。この減速部は公転部材と外周係合部材と内側係合部材とを有するサイクロイド減速機構であり、従来の減速部として一般的な遊星歯車式減速機構と比較して高減速比が得られる。したがって、モータ部の要求トルクを小さくすることができ、インホイールモータ駆動装置のサイズおよび重量を低減することができるという点で頗る有利である。また、このサイクロイド減速機構は、内側係合部材としての内ピンを複数本含み、これら内ピンに中空円筒形状の内ピンカラーを挿通し、内ピンカラーが針状ころ軸受によって内ピンに回転自在に支持されている。したがって、公転部材と内側係合部材との接触抵抗を大いに低減することができ、減速部のトルク損失を防止することができる点で頗る有利である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２０７５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記従来のようなインホイールモータ駆動装置にあっては、更に改善すべき点があることを本発明者は見出した。つまり、シャフト形状のモータ側回転部材に同軸に突き合わせて配置される車輪側回転部材は、車輪ハブと、この車輪ハブに固定されたロードホイール（駆動輪）とがボルト固定されるため、駆動輪の旋回荷重、軸線直角方向の力、曲げモーメントなどのハブ荷重が車輪側回転部材に作用する。このため、車輪側回転部材がハブ荷重により変位したりモーメントにより弾性変形したりしてモータ側回転部材の軸線と一致しなくなったり、減速部の内側係合部材や公転部材の位置関係が規定の許容範囲からずれたりするなど減速部の内部が変形する。そうすると、外周係合部材、内側係合部材、公転部材が、過大荷重や片当たりなど、これら部材間で点接触によるエッジロードが作用して、サイクロイド減速機構の焼き付き、偏摩耗、および耐久性低下が懸念される。
【０００５】
本発明の目的は、車輪側回転部材が旋回荷重、軸線直角方向の力、曲げモーメントなどのハブ荷重を受ける場合であっても、減速部内部の変形を抑制することができるインホイールモータ駆動装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的のため本発明によるインホイールモータ駆動装置は、モータ側回転部材を回転駆動するモータ部と、モータ側回転部材の回転を減速して車輪側回転部材に伝達する減速部と、車輪側回転部材に固定連結された車輪ハブとを備えることを前提とする。減速部は、車輪側回転部材の一端側と同軸に突き合わせて配置されたモータ側回転部材の一端側に、該モータ側回転部材の回転軸線から偏心して結合した円盤形状の偏心部材と、内周が偏心部材の外周に相対回転可能に取り付けられ、モータ側回転部材の回転に伴って回転軸線を中心とする公転運動を行う公転部材と、公転部材の外周部に係合して公転部材の自転運動を生じさせる外周係合部材と、車輪側回転部材の一端側と結合し、公転部材に設けられた複数の孔を貫通して延びる複数の内側係合部材と、複数の内側係合部材を相互に連結する連結部、および該連結部から延びモータ側回転部材の外周部を取り囲む筒状部を有する補強部材と、補強部材の筒状部とモータ側回転部材との間に設けられた軸受とを有する。そして軸受は、正常運転時には無負荷状態となり、減速部の変形量が過大になる異常運転時には回転軸線直角方向に変位した筒状部から与えられる偏荷重を相対回転自在に支持するタッチダウン軸受である。
【０００７】
かかる本発明によれば、補強部材の筒状部とモータ側回転部材との間に設けられた軸受が、正常運転時には無負荷状態となり、減速部の変形量が過大になる異常運転時には回転軸線直角方向に変位した筒状部から与えられる偏荷重を相対回転自在に支持するタッチダウン軸受であることから、過大なハブ荷重が車輪側回転部材に作用する異常運転時では、タッチダウン軸受がハブ荷重の一部（偏荷重）をモータ側回転部材に分配するとともにモータ側回転部材と車輪側回転部材との位置関係を規定することが可能になる。したがって、モータ側回転部材がハブ荷重を支持して減速部の変形の進行を抑制することができる。また、タッチダウン軸受がハブ荷重の一部である偏荷重を支持することから、公転部材、外周係合部材、および内側係合部材が過大なハブ荷重を受けないようにすることができる。
【０００８】
本発明は１実施形態に限定されないが、１例として、タッチダウン軸受は、補強部材の筒状部を外輪とし、モータ側回転部材を内輪とし、転動体としてころを用いたころ軸受である。他の１例として、タッチダウン軸受は、モータ側回転部材の外周に固定された内輪と、補強部材に固定された外輪と、これら内外輪間に配置された転動体とを有する転がり軸受である。なお、転がり軸受の内輪がモータ側回転部材と一体に結合する場合であってもよく、あるいは転がり軸受の外輪が補強部材と一体に結合する場合であってもよい。また請求項でいう転がり軸受は、針状ころ軸受であっても玉軸受であっても転動体を有する軸受であれば特に限定されない。
【０００９】
好ましい実施形態として、転がり軸受は針状ころ軸受である。かかる実施形態によれば、針状ころが内外輪と軸線方向に延びるよう線接触することから、ハブ荷重のモーメントをモータ側回転部材に分配することが可能になり、モータ側回転部材と車輪側回転部材との位置関係のずれを好適に抑制することができる。したがって、減速部内部の公転部材、外周係合部材、および内側係合部材を過大な弾性変形から保護することができる。また、針状ころ軸受は玉軸受よりも径方向寸法が小さいことからレイアウト制約上有利であり、軸受荷重容量が大きいという点で有利である。
【００１０】
好ましい実施形態として、針状ころ軸受のころは、クラウニング付きである。かかる実施形態によれば、ころの両端にエッジロードが作用することを防止することが可能となり、針状ころ軸受の耐久性能が向上する。
【００１１】
好ましい実施形態として、タッチダウン軸受の外輪の外輪軌道面の直径をＤoとし、内輪の内輪軌道面の直径をＤiとし、転動体の直径になるころ径をｄとして、（Ｄo−Ｄi）−２ｄ＞０を満足する。かかる実施形態によれば、タッチダウン軸受が正値の隙間を有する転がり軸受であることから、インホイールモータ駆動装置の内部に転がり軸受を多数配置することによる加工精度の厳密な管理が不要となり、インホイールモータ駆動装置の組み立て効率の点で有利である。
【００１２】
好ましい実施形態として、タッチダウン軸受の隙間をαとして、α＝（Ｄo−Ｄi）−２ｄ＞０を満足し、隙間αは、車輪ハブに０．３未満の旋回加速度が作用するときに筒状部の偏荷重を支持せず、車輪ハブに０．３以上の旋回加速度が作用するときに筒状部の偏荷重を支持する境界値である。かかる実施形態によれば、旋回加速度が所定値よりも小さい場合にはモータ側回転部材が偏荷重を支持することがなく、タッチダウン軸受による摩擦損失、攪拌抵抗等のロスが発生しないようにできる。なお、請求項でいう旋回加速度の０．３に代えて他の値を設定してもよい。
【００１３】
本発明は１実施形態に限定されないが、１例として、インホイールモータ駆動装置はモータ側回転部材の近傍に配置されたオイルポンプをさらに備え、補強部材の筒状部はオイルポンプのロータとして機能してもよい。かかる実施形態によれば、補強部材がオイルポンプの部材を兼用することから、オイルポンプ付インホイールモータ駆動装置の小型化に資する。
【００１４】
好ましい実施形態として、モータ側回転部材は、軸線方向に延びる潤滑油路と、この潤滑油路からタッチダウン軸受に向かって径方向に延びる潤滑油供給油路を有する。かかる実施形態によれば、タッチダウン軸受を好適に潤滑することが可能になり、タッチダウン軸受の耐久性が向上する。なお、上述のオイルポンプから吐出される潤滑油を潤滑油路に導いてタッチダウン軸受へ流すようにしてもよいこと勿論である。
【発明の効果】
【００１５】
このように本発明は、補強部材の筒状部とモータ側回転部材との間に設けられた軸受が、正常運転時には無負荷状態となり、前記減速部の変形量が過大になる異常運転時には回転軸線直角方向に変位した筒状部から与えられる偏荷重を支持するタッチダウン軸受であることから、過大なハブ荷重をモータ側回転部材に分配して減速部の変形を抑制することができる。この結果、減速部の長寿命化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。
【図３】図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の平面図である。
【図４】図３の電気自動車の後方断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態を、図面に示す実施例に基づき詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明の一実施例になるインホイールモータ駆動装置を示す縦断面図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩにおける断面図である。図３は、図１のインホイールモータ駆動装置を有する電気自動車の平面図である。図４は、図３の電気自動車の後方断面図である。図３を参照して、電気自動車１１は、シャーシ１２と、操舵輪としての前輪１３と、駆動輪としての後輪１４と、左右の後輪１４それぞれに駆動力を伝達するインホイールモータ駆動装置２１とを備える。図４を参照して、後輪１４は、シャーシ１２のホイールハウジング１２ａの内部に収容され、懸架装置（サスペンション）１２ｂを介してシャーシ１２の下部に固定されている。
【００１９】
懸架装置１２ｂは、左右に伸びるサスペンションアームによって後輪１４を支持すると共に、コイルスプリングとショックアブソーバとを含むストラットによって、後輪１４が地面から受ける振動を吸収してシャーシ１２の振動を抑制する。さらに、左右のサスペンションアームの連結部分には、旋回時等に車体の傾きを抑制するスタビライザーが設けられる。なお、懸架装置１２ｂは、路面の凹凸に対する追従性を向上し、駆動輪の駆動力を効率良く路面に伝達するために、左右の車輪を独立して上下させることができる独立懸架式とするのが望ましい。
【００２０】
この電気自動車１１は、ホイールハウジング１２ａ内部に、左右の後輪１４それぞれを駆動するインホイールモータ駆動装置２１を設けることによって、シャーシ１２上にモータ、ドライブシャフト、およびデファレンシャルギヤ機構等を設ける必要がなくなるので、客室スペースを広く確保でき、かつ、左右の駆動輪の回転をそれぞれ制御することができるという利点を備えている。
【００２１】
一方、この電気自動車１１の走行安定性を向上するために、ばね下重量を抑える必要がある。また、さらに広い客室スペースを確保するために、インホイールモータ駆動装置２１の小型化が求められる。そこで、図１に示すようなこの発明の一実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を採用する。
【００２２】
まず、図１を参照して、車両減速部の一例としてのインホイールモータ駆動装置２１は、駆動力を発生させるモータ部Ａと、モータ部Ａの回転を減速して出力する減速部Ｂと、減速部Ｂからの出力を駆動輪１４に伝える車輪ハブ軸受部Ｃとを備え、モータ部Ａと減速部Ｂとはケーシング２２に収納されて、図４に示すように電気自動車１１のホイールハウジング１２ａ内に取り付けられる。
【００２３】
モータ部Ａは、ケーシング２２に固定されるステータ２３と、ステータ２３の内側に径方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータ２４と、ロータ２４の内側に固定連結されてロータ２４と一体回転するモータ側回転部材２５とを備えるラジアルギャップモータである。ロータ２４は、フランジ形状のロータ部２４ａと円筒形状の中空部２４ｂとを有し、転がり軸受３６ａ，３６ｂによってケーシング２２に対して回転自在に支持されている。
【００２４】
モータ側回転部材２５は、モータ部Ａの駆動力を減速部Ｂに伝達するためにモータ部Ａから減速部Ｂにかけて配置され、減速部Ｂ内部に偏心部２５ａ，２５ｂを有する。偏心部２５ａ，２５ｂは軸線から偏心してモータ側回転部材２５の一端に結合した円盤形状の偏心部材である。またモータ側回転部材２５は、モータ部Ａ内部に位置する他端側がロータ２４と嵌合すると共に、減速部Ｂ内で転がり軸受３６ｃによって支持される。さらに、２つの偏心部２５ａ，２５ｂは、偏心運動による遠心力を互いに打ち消し合うために、１８０°位相を変えて設けられている。
【００２５】
減速部Ｂは、偏心部２５ａ，２５ｂの外周に回転自在に保持される公転部材としての曲線板２６ａ，２６ｂと、ケーシング２２上の固定位置に保持され、曲線板２６ａ，２６ｂの外周部に係合する外周係合部材としての複数の外ピン２７と、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動を車輪側回転部材２８に伝達する運動変換機構と、偏心部２５ａ，２５ｂに隣接する位置にカウンタウェイト２９とを備える。また、減速部Ｂには、減速部Ｂに潤滑油を供給する減速部潤滑機構が設けられている。
【００２６】
モータ側回転部材２５の同軸配置された車輪側回転部材２８は、フランジ部２８ａと軸部２８ｂとを有する。車輪側回転部材２８の一端に形成されたフランジ部２８ａは、偏心部２５ａ，２５ｂと結合するモータ側回転部材２５の一端部と突き合わせて配置される。フランジ部２８ａの中心穴は、モータ側回転部材２５の一端を受け入れるとともに、転がり軸受３６ｃを介してモータ側回転部材２５の一端を回転自在に支持する。またフランジ部２８ａの端面には、車輪側回転部材２８の回転軸線を中心とする円周上の等間隔に内ピン３１を固定する穴が形成されている。これらの穴は、車輪側回転部材２８の軸線と平行に延在する。軸部２８ｂは中空構造であり、その外周面には、車輪ハブ軸受３３の第１内側軌道面３３ｃが形成されている。
【００２７】
図２を参照して、曲線板２６ａは、外周部にエピトロコイド等のトロコイド系曲線で構成される複数の波形を有し、一方側端面から他方側端面に貫通する複数の貫通孔３０ａ，３０ｂを有する。貫通孔３０ａは、曲線板２６ａの自転軸心を中心とする円周上に等間隔に複数個設けられており、後述する内ピン３１を受入れる。また、貫通孔３０ｂは、曲線板２６ａの中心に設けられており、偏心部２５ａの外周面を同心円となるように保持する。
【００２８】
すなわち曲線板２６ａは、転がり軸受４１によって偏心部２５ａに対して回転自在に支持されている。図１を参照して、この転がり軸受４１は、偏心部２５ａの外周面に嵌合し、その外周面に内側軌道面４２ａを有する内輪部材４２と、曲線板２６ａの貫通孔３０ｂの内周面に直接形成された外側軌道面４３と、内側軌道面４２ａおよび外側軌道面４３の間に配置される複数の円筒ころ４４と、隣接する円筒ころ４４の間隔を保持する保持器（図示省略）とを備える円筒ころ軸受である。
【００２９】
外ピン２７は、モータ側回転部材２５の回転軸線を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられる。曲線板２６ａ，２６ｂがモータ側回転部材２５の回転軸線を中心に公転運動すると、曲線形状の波形と外ピン２７とが係合して、曲線板２６ａ，２６ｂに自転運動を生じさせる。また外ピン２７の外周には中空円筒体および針状ころからなる針状ころ軸受２７ａが設けられている。かかる針状ころ軸受２７ａにより、外ピン２７が曲線板２６ａ，２６ｂの外周面に当接する際、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗が低減される。
【００３０】
カウンタウェイト２９は、円板状で、円板中心から外れた位置にモータ側回転部材２５と嵌合する貫通孔を有し、曲線板２６ａ，２６ｂの回転によって生じる不釣合い慣性偶力を打ち消すために、各偏心部２５ａ，２５ｂに隣接する位置に偏心部と１８０°位相を変えて配置される。
【００３１】
運動変換機構は、車輪側回転部材２８のフランジ部２８ａに植設された内側係合部材としての複数の内ピン３１と、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａとで構成される。内ピン３１は、車輪側回転部材２８の回転軸線を中心とする円周軌道上に等間隔に設けられており、車輪側回転部材２８の軸線と平行に延び、内ピン３１の基端が車輪側回転部材２８に固定されている。また内ピン３１の外周には中空円筒体および針状ころからなる針状ころ軸受３１ａが設けられている。かかる針状ころ軸受３１ａにより、内ピン３１が曲線板２６ａ，２６ｂの貫通孔３０ａの内周面に当接する際、曲線板２６ａ，２６ｂとの摩擦抵抗が低減される。
【００３２】
内ピン３１の先端には、内ピン３１を補強する補強部材３１ｂがボルトで連結固定されている。内ピン補強部材３１ｂは、複数の内ピン３１先端同士を連結する円環形状のフランジ部３１ｃと、フランジ部３１ｃの内径部と結合し内ピン３１から離れるよう軸線方向に延びる円筒形状の筒状部３１ｄとを含む。複数の内ピン３１を補強する内ピン補強部材３１ｂは、曲線板２６ａ，２６ｂから一部の内ピン３１に負荷された荷重を全ての内ピン３１に均一に分散する。
【００３３】
モータ側回転部材２５は内ピン補強部材３１ｂの筒状部３１ｄを貫通することから、筒状部３１ｄはモータ側回転部材２５の外周部を取り囲む。筒状部３１ｄの内周面と、モータ側回転部材２５の外周面との間には、詳しくは後述するタッチダウン軸受３１ｅが設けられている。タッチダウン軸受３１ｅは、モータ側回転部材２５のうち偏心部２５ａとロータ２４との間の軸線方向部位に配置される。
【００３４】
内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂのうち外周部とモータ側回転部材２５の軸線との間の部位に設けられた貫通孔３０ａを貫通する。貫通孔３０ａは、複数の内ピン３１それぞれに対応する位置に設けられる。また、貫通孔３０ａの内径寸法は、内ピン３１の外径寸法（「針状ころ軸受３１ａを含む最大外径」を指す。以下同じ。）より所定分大きく設定されている。
【００３５】
したがって、内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂに設けられた貫通孔３０ａを貫通して延びる複数の内側係合部材になる。
【００３６】
タッチダウン軸受３１ｅは、筒状部３１ｄの内周面に嵌合固定された外輪と、外輪の内周面を外輪軌道面として転送する複数の針状ころと、これら針状ころの周方向間隔を保持する保持器とを有する。そして、モータ側回転部材２５の外周面をこれら針状ころの内輪軌道面とする。なお本実施例ではモータ側回転部材２５の外周面がタッチダウン軸受３１ｅの内輪を兼用するが、本実施例の他、図示はしなかったがタッチダウン軸受３１ｅの内輪をモータ側回転部材２５の外周面に別途設けてもよいこと勿論である。
【００３７】
本発明は１実施形態に限定されないが、１例として、タッチダウン軸受３１ｅの外輪の軸方向両端部には、径方向内向きに突出する１対の鍔部がモータ側回転部材２５の外周面に達しない高さで一体にそれぞれ形成されている。針状ころはかかる１対の鍔部間に収容される。他の１例として、タッチダウン軸受３１ｅの外輪に鍔部がなく外輪の両サイドにころ脱落防止用のスペーサー（カラー）を設けてもよい。さらに、タッチダウン軸受３１ｅの外輪の片側だけに鍔がある形状でもよい。
【００３８】
タッチダウン軸受３１ｅの内輪軌道面および外輪軌道面との間には内部隙間を形成する。すなわち、タッチダウン軸受３１ｅの内部隙間は、タッチダウン軸受３１ｅの外輪の外輪軌道面の直径をＤoとし、タッチダウン軸受３１ｅの内輪の内輪軌道面の直径をＤiとし、タッチダウン軸受３１ｅの針状ころの直径をｄとして、以下の式（１）を満足する。
【００３９】
（Ｄo−Ｄi）−２ｄ＞０                            ・・・・・・・（１）
駆動輪１４から旋回荷重、軸線直角方向の力、曲げモーメントなどのハブ荷重が車輪側回転部材２８に作用すると、車輪側回転部材２８および減速部Ｂの内部が変形する。タッチダウン軸受３１ｅは減速部Ｂの変形量が過大になる異常運転時に回転軸線直角方向に変位した筒状部３１ｄから与えられる偏荷重を相対回転自在に支持する。なお、ここでいう偏荷重とは、上述したハブ荷重の一部である。
【００４０】
これに対し減速部Ｂの変形量が大きくない正常運転時には、タッチダウン軸受３１ｅが無負荷状態となる。かかる本実施例によれば、減速部Ｂの変形量が過大になる異常運転時において、モータ側回転部材２５がハブ荷重の一部を偏荷重として支持することから、モータ側回転部材２５や、偏心部２５ａ，２５ｂや、曲線板２６ａ、２６ｂの過大な変形の進行を抑制することができる。したがって、偏心部２５ａ，２５ｂ、曲線板２６ａ、２６ｂ、および内ピン３１の偏摩耗を抑制して減速部Ｂの長寿命化を図ることができる。
【００４１】
なお、上述した内部隙間に代えて、あるいは上述した内部隙間とともに、タッチダウン軸受３１ｅの内外輪が嵌め合い隙間を有するものであってもよい。
【００４２】
かかる本実施例によれば、隙間α＞０であることから、インホイールモータ駆動装置２１の内部に転がり軸受３６ａ，３６ｂ，３６ｃ，３１ｅを多数配置することによる加工精度の厳密な管理が不要となり、インホイールモータ駆動装置２１の組み立て効率の点で有利である。
【００４３】
タッチダウン軸受３１ｅの隙間をα＝（Ｄo−Ｄi）−２ｄとして、車輪側回転部材２８および減速部Ｂの変形が過大になり円筒形状の筒状部３１ｄの変位量が隙間αを超える場合、タッチダウン軸受３１ｅは、内ピン補強部材３１ｂから入力される偏荷重を支持する。すなわち、隙間αは、車輪側回転部材２８に所定値未満の旋回加速度が作用するときに筒状部３１ｄの偏荷重を支持せず車輪側回転部材２８に所定値以上の旋回加速度が作用するときに筒状部３１ｄの偏荷重を支持する境界値である。
【００４４】
１例として、電気自動車１１の旋回加速度が０．３以上のとき、駆動輪１４の旋回荷重の一部をタッチダウン軸受３１ｅの偏荷重として支持するよう、タッチダウン軸受３１ｅの隙間αを設計すると良い。
【００４５】
また、タッチダウン軸受３１ｅの外輪軌道面、内輪軌道面、および転動体表面に硬質膜を形成して、タッチダウン軸受３１ｅの耐久性を向上させても良い。
【００４６】
また、タッチダウン軸受３１ｅの針状ころの転走面にクラウニングを形成してもよい。これは、針状ころの転走面に大きい曲率半径をもたせ、ころ中央部の直径をころ両端部の直径よりも僅かに大きく形成するものである。これにより、ころ両端部にエッジロードが作用することを回避することが可能になり、タッチダウン軸受３１ｅの耐久性能が向上する。
【００４７】
減速部潤滑機構は、減速部Ｂに潤滑油を供給するものであって、潤滑油路２５ｃと、潤滑油給油口２５ｄと、潤滑油排出口２２ｂと、潤滑油貯留部２２ｄと、オイルポンプ５１と、循環油路２２ｃとを備える。
【００４８】
潤滑油路２５ｃは、モータ側回転部材２５の内部を軸線に沿って延びている。また、減速部Ｂ内部へ潤滑油を供給する潤滑油供給口２５ｄは、偏心部２５ａ，２５ｂの内部を軸線と直角方向に延び、内輪部材４２を貫通して潤滑油路２５ｃと内側軌道面４２ａとを接続する。
【００４９】
また、図２を参照して、減速部Ｂの位置におけるケーシング２２の少なくとも１箇所には、減速部Ｂ内部の潤滑油を下方の潤滑油貯留部２２ｄへ落下排出する潤滑油排出口２２ｂが設けられている。また、潤滑油貯留部２２ｄと潤滑油路２５ｃとを接続する循環油路２２ｃがケーシング２２の内部に設けられている。そして、潤滑油排出口２２ｂから潤滑油貯留部２２ｄへ排出された潤滑油は、循環油路２２ｃを経由して潤滑油路２５ｃに還流する。
【００５０】
ここで、循環油路２２ｃ上には、オイルポンプ５１が設けられており、潤滑油を強制的に循環させている。図１を参照して、オイルポンプ５１は、車輪側回転部材２８の回転を利用して回転するインナーロータ５２と、インナーロータの回転に伴って従動回転するアウターロータ５３と、ポンプ室と、潤滑油貯留部２２ｄに連通する吸入口と、潤滑油路２５ｃに連通する吐出口とを備えるサイクロイドポンプである。なお図１中、オイルポンプ５１はモータ側回転部材２５の近傍に位置するとともに、モータ側回転部材２５がオイルポンプ５１を貫通する。
【００５１】
なおオイルポンプ５１のインナーロータ５２は、外周面にサイクロイド曲線で構成される歯形を有する。このインナーロータ５２は、内ピン補強部材３１ｂの筒状部３１ｄの外周面に嵌合して内ピン３１（車輪側回転部材２８）と一体回転する。すなわち、筒状部３１ｄは、オイルポンプ５１のロータとして機能する。
【００５２】
さらに、減速部潤滑機構は、循環油路２２ｃを通過する潤滑油を冷却する冷却手段をさらに有する。この実施形態においては、ケーシング２２に設けられた冷却水路２２ｅと、ケーシング２２に取り付けられたヒートシンク２２ｆとを含む。なお、これらの冷却手段は、潤滑油のみならず、モータ部Ａの冷却にも寄与する。
【００５３】
上記構成の減速部Ｂにおける潤滑油の流れを説明する。まず、オイルポンプ５１に圧送されて潤滑油路２５ｃを流れる潤滑油は、潤滑油供給口２５ｄから減速部Ｂ内部の内側軌道面４２ａに流出する。
【００５４】
かかる減速部Ｂ内部の潤滑油にはモータ側回転部材２５の回転に伴う遠心力が作用するので、内側軌道面４２ａ、円筒ころ４４、外側軌道面４３、貫通孔３０ａ、曲線板２６ａ，２６ｂと内ピン３１との当接部分を含む貫通孔３０ｂ、および曲線板２６ａ，２６ｂと外ピン２７との当接部分を含む曲線板２６ａ，２６ｂの外周部等を潤滑しながら径方向外側に移動する。
【００５５】
ケーシング２２の内壁に到達した潤滑油は、潤滑油排出口２２ｂから落下排出されて潤滑油貯留部２２ｄに貯留される。潤滑油貯留部２２ｄに貯留された潤滑油は、ケーシング２２内に設けられた循環油路２２ｃを通ってオイルポンプ５１に供給され、オイルポンプ５１から循環油路２２ｃを経由して上述した潤滑油路２５ｃに還流する。
【００５６】
また、図示しなかったが、潤滑油路２５ｃからタッチダウン軸受３１ｅに向かって径方向に延びる潤滑油供給油路をモータ側回転部材２５に設けてもよい。これにより、オイルポンプ５１に圧送されて潤滑油路２５ｃを流れる潤滑油は、図示しない潤滑油供給油路から減速部Ｂ内部のタッチダウン軸受３１ｅに流出し、タッチダウン軸受３１ｅを潤滑する。次に潤滑油は潤滑油排出口２２ｂから落下排出されて潤滑油貯留部２２ｄに貯留される。
【００５７】
このように、モータ側回転部材２５から減速部Ｂに潤滑油を供給することにより、モータ側回転部材２５周辺の潤滑油量不足を解消することができる。また、オイルポンプ５１によって強制的に潤滑油を排出することによって、攪拌抵抗を抑えて減速部Ｂのトルク損失を低減することができる。さらに、オイルポンプ５１をケーシング２２内に配置することによって、インホイールモータ駆動装置２１全体としての大型化を防止することができる。
【００５８】
車輪ハブ軸受部Ｃは、車輪側回転部材２８に固定連結された車輪ハブ３２と、車輪ハブ３２をケーシング２２に対して回転自在に保持する車輪ハブ軸受３３とを備える。車輪ハブ３２は、円筒形状の中空部３２ａとフランジ部３２ｂとを有する。フランジ部３２ｂにはボルト３２ｃによって駆動輪１４が固定連結される。また、中空部３２ａの開口部分には、インホイールモータ駆動装置２１の内部への塵埃の混入等を防止するために密封部材３２ｄが設けられている。駆動輪１４はロードホイールの外周に空気入りタイヤを取り付けた公知のものである。
【００５９】
車輪ハブ軸受３３は、転動体としての玉３３ｅを採用する複列のアンギュラ玉軸受である。玉３３ｅの軌道面としては、第１外側軌道面３３ａ（図１中右側）および第２外側軌道面３３ｂ（図１中左側）とがケーシング２２に固定された円環形状の外方部材２２ａの内周面に設けられており、第１外側軌道面３３ａに対向する第１内側軌道面３３ｃが車輪側回転部材２８の外周面に、第２外側軌道面３３ｂに対向する第２内側軌道面３３ｄが車輪ハブ３２の外周面にそれぞれ設けられている。そして、玉３３ｅは、第１外側軌道面３３ａと第１内側軌道面３３ｃとの間、および第２外側軌道面３３ｂと第２内側軌道面３３ｄとの間に形成される環状空間にそれぞれ複数個配置される。また、車輪ハブ軸受３３は、左右の列の玉３３ｅそれぞれを保持する保持器３３ｆと、軸受内部に封入されたグリース等の潤滑剤の漏洩や、外部からの塵埃の混入を防止する密封部材３３ｇとを含む。
【００６０】
車輪ハブ３２と車輪側回転部材２８とは、拡径加締めによって固定される。「拡径加締め」とは、インホイールモータ駆動装置２１を固定した状態で、車輪側回転部材２８の軸部２８ｂの内径より僅かに大きい外径を有する加締め冶具（図示省略）を軸部２８ｂの内径部に圧入することにより、塑性結合部４０で車輪側回転部材２８と車輪ハブ３２とを塑性結合させる。上記方法で車輪側回転部材２８と車輪ハブ３２とを固定連結することにより、嵌め合いで固定する場合と比較して、結合強度を大幅に高めることができる。これにより、車輪ハブ３２を安定して保持することが可能となる。
【００６１】
上記構成のインホイールモータ駆動装置２１の作動原理を詳しく説明する。
【００６２】
モータ部Ａは、例えば、ステータ２３のコイルに交流電流を供給することによって生じる電磁力を受けて、永久磁石または磁性体によって構成されるロータ２４が回転する。このとき、コイルに高周波数の電圧を印加する程、ロータ２４は高速回転する。
【００６３】
これにより、ロータ２４に接続されたモータ側回転部材２５が回転すると、曲線板２６ａ，２６ｂはモータ側回転部材２５の回転軸線を中心として公転運動する。このとき、外ピン２７が、曲線板２６ａ，２６ｂの曲線形状の波形と係合して、曲線板２６ａ，２６ｂをモータ側回転部材２５の回転とは逆向きに自転運動させる。
【００６４】
貫通孔３０ａに挿通する内ピン３１は、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動に伴って貫通孔３０ａの内壁面と当接する。これにより、曲線板２６ａ，２６ｂの公転運動が内ピン３１に伝わらず、曲線板２６ａ，２６ｂの自転運動のみが車輪側回転部材２８を介して車輪ハブ軸受部Ｃに伝達される。
【００６５】
このとき、モータ側回転部材２５の回転が減速部Ｂによって減速されて車輪側回転部材２８に伝達されるので、低トルク、高回転型のモータ部Ａを採用した場合でも、駆動輪１４に必要なトルクを伝達することが可能となる。
【００６６】
なお、上記構成の減速部Ｂの減速比は、外ピン２７の数をＺＡ、曲線板２６ａ，２６ｂの波形の数をＺＢとすると、（ＺＡ−ＺＢ）／ＺＢで算出される。図２に示す実施形態では、ＺＡ＝１２、ＺＢ＝１１であるので、減速比は１／１１と、非常に大きな減速比を得ることができる。
【００６７】
このように、多段構成とすることなく大きな減速比を得ることができる減速部Ｂを採用することにより、コンパクトで高減速比のインホイールモータ駆動装置２１を得ることができる。また、外ピン２７および内ピン３１の曲線板２６ａ，２６ｂに当接する位置に針状ころ軸受２７ａ，３１ａを設けたことにより、摩擦抵抗が低減されるので、減速部Ｂの伝達効率が向上する。
【００６８】
上記の実施形態に係るインホイールモータ駆動装置２１を電気自動車１１に採用することにより、ばね下重量を抑えることができる。その結果、走行安定性に優れた電気自動車１１を得ることができる。
【００６９】
なお、上記の実施例においては、オイルポンプ５１を車輪側回転部材２８と一体回転する内ピン補強部材３１ｂで駆動するが、オイルポンプ５１はモータ側回転部材２５の回転を利用して駆動することもできる。しかし、モータ側回転部材２５の回転数は車輪側回転部材２８と比較して大きい（上記の実施形態では１１倍）ので、オイルポンプ５１の耐久性が低下するおそれがある。また、車輪側回転部材２８に接続しても十分な排出量を確保することができる。これらの観点から、オイルポンプ５１は車輪側回転部材２８の回転を利用して駆動するのが望ましい。
【００７０】
また、上記の実施例においては、オイルポンプ５１としてサイクロイドポンプの例を示したが、これに限ることなく、車輪側回転部材２８の回転を利用して駆動するあらゆる回転型ポンプを採用することができる。
【００７１】
また、上記の実施例においては、減速部Ｂの曲線板２６ａ，２６ｂを１８０°位相を変えて２枚設けたが、この曲線板の枚数は任意に設定することができ、例えば、曲線板を３枚設ける場合は、１２０°位相を変えて設けるとよい。
【００７２】
なお、上記の実施例における作動の説明は、各部材の回転に着目して行ったが、実際にはトルクを含む動力がモータ部Ａから駆動輪に伝達される。したがって、上述のように減速された動力は高トルクに変換されたものとなっている。
【００７３】
また、上記の実施例における作動の説明では、モータ部Ａに電力を供給してモータ部Ａを駆動させ、モータ部Ａからの動力を駆動輪１４に伝達させたが、これとは逆に、車両が減速したり坂を下ったりするようなときは、駆動輪１４側からの動力を減速部Ｂで高回転低トルクの回転に変換してモータ部Ａに伝達し、モータ部Ａで発電しても良い。さらに、ここで発電した電力は、バッテリーに蓄電しておき、後でモータ部Ａを駆動させたり、車両に備えられた他の電動機器等の作動に用いてもよい。
【００７４】
さらに、上記のインホイールモータ駆動装置２１にブレーキを加えることもできる。例えば、図１の構成において、ケーシング２２を軸方向に延長してロータ２４の図中右側に空間を形成し、ロータ２４と一体的に回転する回転部材と、ケーシング２２に回転不能にかつ軸方向に移動可能なピストンと、このピストンを作動させるシリンダとを配置して、車両停止時にピストンと回転部材とを嵌合させてロータ２４をロックするパーキングブレーキであってもよい。
【００７５】
または、ロータ２４と一体的に回転する回転部材の一部に形成されたフランジおよびケーシング２２側に設置された摩擦板をケーシング２２側に設置されたシリンダで挟むディスクブレーキであってもよい。さらに、この回転部材の一部にドラムを形成すると共に、ケーシング２２側にブレーキシューを固定し、摩擦係合およびセルフエンゲージ作用で回転部材をロックするドラムブレーキを用いることができる。
【００７６】
また、上記の実施例において、曲線板２６ａ，２６ｂを支持する軸受として円筒ころ軸受の例を示したが、これに限ることなく、例えば、すべり軸受、円筒ころ軸受、円錐ころ軸受、針状ころ軸受、自動調心ころ軸受、深溝玉軸受、アンギュラ玉軸受、４点接触玉軸受等、すべり軸受であるか転がり軸受であるかを問わず、転動体がころであるか玉であるかを問わず、さらには複列か単列かを問わず、あらゆる軸受を適用することができる。また、その他の場所に配置される軸受についても、同様に任意の形態の軸受を採用することができる。
【００７７】
ただし、深溝玉軸受は、円筒ころ軸受と比較して許容限界回転数は高い反面、負荷容量が低い。そのため、必要な負荷容量を得るためには、大型の深溝玉軸受を採用しなければならない。したがって、インホイールモータ駆動装置２１のコンパクト化の観点からは、転がり軸受４１には円筒ころ軸受が好適である。
【００７８】
また、上記の実施例においては、モータ部Ａにラジアルギャップモータを採用した例を示したが、これに限ることなく、任意の構成のモータを適用可能である。例えばケーシングに固定されるステータと、ステータの内側に軸線方向の隙間を空けて対向する位置に配置されるロータとを備えるアキシアルギャップモータであってもよい。
【００７９】
また、図３示した電気自動車１１は、後輪１４を駆動輪とした例を示したが、これに限ることなく、前輪１３を駆動輪としてもよく、４輪駆動車であってもよい。なお、本明細書中で「電気自動車」とは、電力から駆動力を得る全ての自動車を含む概念であり、例えば、ハイブリッドカー等をも含むものとして理解すべきである。
【００８０】
以上、図面を参照してこの発明の実施の形態を説明したが、この発明は、図示した実施の形態のものに限定されない。図示した実施の形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
この発明になるインホイールモータ駆動装置は、電気自動車およびハイブリッド車両において有利に利用される。
【符号の説明】
【００８２】
１１  電気自動車、１４  駆動輪（後輪）、２１  インホイールモータ駆動装置、２２  ケーシング、２２ｂ  潤滑油排出口、２２ｃ  循環油路、２２ｄ  潤滑油貯留部、２２ｅ  冷却水路、２２ｆ  ヒートシンク、２３  ステータ、２４  ロータ、２５  モータ側回転部材、２５ａ，２５ｂ  偏心部、２５ｃ  潤滑油路、２６ａ，２６ｂ  曲線板、２７  外ピン、２８  車輪側回転部材、３０ａ，３０ｂ  貫通孔、３１  内ピン、３１ｂ  内ピン補強部材、３１ｃ  フランジ部、３１ｄ  筒状部、３１ｅ  タッチダウン軸受、３２  車輪ハブ、３３  車輪ハブ軸受、３６ａ，３６ｂ，３６ｃ  転がり軸受、５１  オイルポンプ、５２  インナーロータ。
【図１】
2010255713.tif 000003
【図２】
2010255713.tif 000004
【図３】
2010255713.tif 000005
【図４】
2010255713.tif 000006